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New Hardware Architectures for Data Management

Title

New Hardware Architectures for Data Management / Neue Hardwarearchitekturen für das Datenmanagement

Authors

Cagri Balkesen, Louis Woods, and Jens Teubner

Published

Datenbanksysteme für Business, Technologie und Web (BTW)

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abstract (PDF), handouts (PDF)

Abstract

Über Jahrzehnte hinweg gelang es außerordentlich gut, aus der “Dividende” von Moore's Law immer schnellere Computersysteme zu bauen, die Anwendungssoftware quasi ganz automatisch beschleunigten. Die Grenzen dieses Ansatzes werden immer deutlicher und es ist zwischenzeitlich klar, dass signifikante Leistungssteigerungen in Zukunft nur noch durch einen hohen Grad an Hardware-Spezialisierung möglich sein werden. Für Fließkomma- oder Grafikoperationen hat sich dieser Trend bereits erfolgreich in der Praxis durchgesetzt.

Im Tutorium werden daher die Konsequenzen diskutiert, die neue Hardwaretechnologie auf datenintensive Anwendungen hat; allen voran diskutieren wir die Konsequenzen für Datenbankmanagementsysteme. Zu Beginn des Tutoriums werden wir Erneuerungen in der Computer- Systemarchitektur betrachten, die sich bereits in der Praxis durchgesetzt haben, von Konzepten wie tiefen Cache-Hierarchien über Parallelität und Multi-Core-Systeme bis hin zu sogenannten NUMA-Systemen. Dabei wird deutlich werden, wie wichtig ein geeignetes Zugriffsmuster (zum Beispiel auf den Hauptspeicher des Systems, aber auch zwischen parallelen Einheiten des Systems) für die Laufzeit von Algorithmen sein kann und es wird gezeigt, wie Datenbankalgorithmen konstruiert werden können, damit sie geeignete Zugriffsmuster aufweisen.

Wir werden dann Co-Prozessoren als “echt” spezialisierte Hardware diskutieren. Dabei werden wir im besonderen auf Grafikprozessoren (GPUs) und programmierbare Logikbausteine (FPGAs) eingehen, da diese sich im Kontext eines Datenbankeinsatzes als besonders nutzbringend erwiesen haben. Aufbauend auf der internen Architektur der jeweiligen Technologie werden wir zeigen, wie Co-Prozessoren programmiert werden und wie ihre Funktionalität in ein Gesamtsystem eingebunden werden kann

Ziel des Tutoriums wird es sein, die spezifischen Charakteristika der verschiedenen Technologien zu vermitteln. Dadurch werden die Teilnehmer nachher in der Lage sein, Aufwand und Nutzen des Einsatzes spezieller Hardware für einen gegebenen Anwendungskontext zu bewerten.



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Contact

Prof. Dr. Jens Teubner
Tel.: 0231 755-6481